Elektromanfiylik, kimyoviy elementlar atomlarining boshqa xossalari singari, elementning atom soni ortishi bilan davriy ravishda o'zgaradi:

Yuqoridagi grafik elementning atom raqamiga qarab asosiy kichik guruhlar elementlarining elektr manfiyligidagi o'zgarishlar davriyligini ko'rsatadi.

Davriy jadvalning kichik guruhi bo'ylab pastga siljishda kimyoviy elementlarning elektr manfiyligi pasayadi va davr bo'ylab o'ngga o'tganda u ortadi.

Elektromanfiylik elementlarning metall bo'lmaganligini aks ettiradi: elektronegativlik qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, elementning metall bo'lmagan xususiyatlari shunchalik ko'p bo'ladi.

Oksidlanish holati

Murakkab tarkibidagi elementning oksidlanish darajasini qanday hisoblash mumkin?

1) Oddiy moddalardagi kimyoviy elementlarning oksidlanish darajasi doimo nolga teng.

2) Murakkab moddalarda doimiy oksidlanish holatini ko'rsatadigan elementlar mavjud:

3) birikmalarning aksariyatida doimiy oksidlanish holatini ko'rsatadigan kimyoviy elementlar mavjud. Bu elementlarga quyidagilar kiradi:

4) Molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig’indisi doimo nolga teng. Iondagi barcha atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig'indisi ion zaryadiga teng.

5) Eng yuqori (maksimal) oksidlanish darajasi guruh raqamiga teng. Ushbu qoidaga kirmaydigan istisnolar I guruhning ikkilamchi kichik guruhining elementlari, VIII guruhning ikkinchi darajali kichik guruhining elementlari, shuningdek kislorod va ftordir.

Guruh raqami eng yuqori oksidlanish darajasiga to'g'ri kelmaydigan kimyoviy elementlar (eslash shart)

6) Metalllarning eng past oksidlanish darajasi har doim nolga teng, nometalllarning eng past oksidlanish darajasi quyidagi formula bilan hisoblanadi:

metall bo'lmaganlarning eng past oksidlanish darajasi = guruh raqami - 8

Yuqorida keltirilgan qoidalarga asoslanib, siz har qanday moddada kimyoviy elementning oksidlanish darajasini belgilashingiz mumkin.

Turli birikmalardagi elementlarning oksidlanish darajalarini topish

1-misol

Sulfat kislotadagi barcha elementlarning oksidlanish darajalarini aniqlang.

Yechim:

Sulfat kislota formulasini yozamiz:

Barcha murakkab moddalardagi vodorodning oksidlanish darajasi +1 (metall gidridlardan tashqari).

Barcha murakkab moddalarda kislorodning oksidlanish darajasi -2 (peroksidlar va kislorod ftorid OF 2 dan tashqari). Keling, ma'lum oksidlanish darajalarini tartibga solamiz:

Oltingugurtning oksidlanish darajasini quyidagicha belgilaymiz x:

Sulfat kislota molekulasi, har qanday moddaning molekulasi kabi, odatda elektr neytraldir, chunki molekuladagi barcha atomlarning oksidlanish darajalari yig'indisi nolga teng. Sxematik ravishda buni quyidagicha tasvirlash mumkin:

Bular. biz quyidagi tenglamani oldik:

Keling, buni hal qilaylik:

Shunday qilib, sulfat kislotada oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 ga teng.

2-misol

Ammoniy bixromat tarkibidagi barcha elementlarning oksidlanish darajasini aniqlang.

Yechim:

Ammoniy bixromat formulasini yozamiz:

Oldingi holatda bo'lgani kabi, biz vodorod va kislorodning oksidlanish darajalarini tartibga solishimiz mumkin:

Biroq, biz bir vaqtning o'zida ikkita kimyoviy elementning oksidlanish darajasi noma'lum ekanligini ko'ramiz - azot va xrom. Shuning uchun biz oldingi misolga o'xshash oksidlanish darajalarini topa olmaymiz (ikki o'zgaruvchili bitta tenglama bitta yechimga ega emas).

Keling, ushbu moddaning tuzlar sinfiga tegishli ekanligiga va shunga mos ravishda ion tuzilishga ega ekanligiga e'tibor qaratamiz. Shunda biz to'g'ri aytishimiz mumkinki, ammoniy bixromat tarkibiga NH 4+ kationlari kiradi (bu kationning zaryadini eruvchanlik jadvalida ko'rish mumkin). Binobarin, ammoniy dixromatning formula birligi ikkita musbat bir zaryadlangan NH 4+ kationlarini o'z ichiga olganligi sababli, bixromat ionining zaryadi -2 ga teng bo'ladi, chunki butun modda elektr jihatdan neytraldir. Bular. moddani NH 4 + kationlari va Cr 2 O 7 2- anionlari hosil qiladi.

Biz vodorod va kislorodning oksidlanish darajalarini bilamiz. Iondagi barcha elementlar atomlarining oksidlanish darajalari yig‘indisi zaryadga teng ekanligini bilib, azot va xromning oksidlanish darajalarini quyidagicha belgilash. x Va y shunga ko'ra biz yozishimiz mumkin:

Bular. ikkita mustaqil tenglamani olamiz:

Qaysi birini hal qilib, biz topamiz x Va y:

Shunday qilib, ammoniy bixromatda azotning oksidlanish darajalari -3, vodorod +1, xrom +6 va kislorod -2 ga teng.

Siz organik moddalardagi elementlarning oksidlanish darajasini qanday aniqlashni o'qishingiz mumkin.

Valentlik

Atomlarning valentligi Rim raqamlari bilan ko'rsatilgan: I, II, III va boshqalar.

Atomning valentlik qobiliyati miqdorga bog'liq:

1) juftlanmagan elektronlar

2) valentlik darajalari orbitallaridagi yakka elektron juftlar

3) valentlik darajasining bo'sh elektron orbitallari

Vodorod atomining valentlik imkoniyatlari

Vodorod atomining elektron grafik formulasini tasvirlaymiz:

Valentlik imkoniyatlariga uchta omil ta'sir qilishi mumkinligi aytilgan - juftlanmagan elektronlar mavjudligi, tashqi sathda yolg'iz elektron juftlarning mavjudligi va tashqi sathda bo'sh (bo'sh) orbitallarning mavjudligi. Biz tashqi (va faqat) energiya darajasida bitta juftlashtirilmagan elektronni ko'ramiz. Shunga asoslanib, vodorod, albatta, I valentligiga ega bo'lishi mumkin. Biroq, birinchi energiya darajasida faqat bitta pastki daraja mavjud - s, bular. Tashqi darajadagi vodorod atomida na yolg'iz elektron juftlar, na bo'sh orbitallar mavjud.

Shunday qilib, vodorod atomi namoyon qilishi mumkin bo'lgan yagona valentlik I.

Uglerod atomining valentlik imkoniyatlari

Keling, uglerod atomining elektron tuzilishini ko'rib chiqaylik. Asosiy holatda uning tashqi sathining elektron konfiguratsiyasi quyidagicha:

Bular. asosiy holatda qo'zg'atilmagan uglerod atomining tashqi energiya darajasida 2 ta juftlashtirilmagan elektron mavjud. Bu holatda u II valentlikni namoyon qilishi mumkin. Biroq, uglerod atomi unga energiya berilganda juda oson qo'zg'aluvchan holatga o'tadi va bu holda tashqi qatlamning elektron konfiguratsiyasi quyidagi shaklni oladi:

Uglerod atomini qo'zg'atish jarayoniga ma'lum miqdorda energiya sarflanishiga qaramay, xarajatlar to'rtta kovalent bog'lanish hosil bo'lishi bilan qoplanadi. Shu sababli, valentlik IV uglerod atomiga ko'proq xosdir. Masalan, karbonat angidrid, karbonat kislota va mutlaqo barcha organik moddalar molekulalarida uglerod IV valentlikka ega.

Juftlanmagan elektronlar va yolg'iz elektron juftlardan tashqari, bo'sh () valentlik darajasi orbitallarining mavjudligi ham valentlik imkoniyatlariga ta'sir qiladi. To'ldirilgan darajadagi bunday orbitallarning mavjudligi atomning elektron juftlik qabul qiluvchisi sifatida harakat qilishi mumkinligiga olib keladi, ya'ni. donor-akseptor mexanizmi orqali qo'shimcha kovalent bog'lanishlar hosil qiladi. Masalan, kutilganidan farqli o'laroq, uglerod oksidi CO molekulasida bog'lanish ikki barobar emas, balki uch barobar bo'ladi, bu quyidagi rasmda aniq ko'rsatilgan:

Azot atomining valentlik imkoniyatlari

Azot atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasini yozamiz:

Yuqoridagi rasmdan ko'rinib turibdiki, azot atomi o'zining normal holatida 3 ta juftlashtirilmagan elektronga ega va shuning uchun u III valentlikni ko'rsatishga qodir deb taxmin qilish mantiqan to'g'ri keladi. Darhaqiqat, ammiak (NH 3), azot kislotasi (HNO 2), azot triklorid (NCl 3) va boshqalar molekulalarida uch valentlik kuzatiladi.

Kimyoviy element atomining valentligi nafaqat juftlanmagan elektronlar soniga, balki yolg'iz elektron juftlarining mavjudligiga ham bog'liqligi yuqorida aytilgan edi. Buning sababi shundaki, kovalent kimyoviy bog'lanish nafaqat ikkita atom bir-birini bitta elektron bilan ta'minlaganida, balki bitta elektron juftligi bo'lgan bitta atom - donor () uni boshqa atomga bo'sh joy bilan ta'minlaganda ham paydo bo'lishi mumkin () ) orbital valentlik darajasi (akseptor). Bular. Azot atomi uchun valentlik IV donor-akseptor mexanizmi tomonidan hosil qilingan qo'shimcha kovalent bog'lanish tufayli ham mumkin. Masalan, ammoniy kationining hosil bo'lishida to'rtta kovalent bog'lanish kuzatiladi, ulardan biri donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo'ladi:

Kovalent bog'lanishlardan biri donor-akseptor mexanizmiga ko'ra hosil bo'lishiga qaramay, ammoniy kationidagi barcha N-H bog'lari mutlaqo bir xil va bir-biridan farq qilmaydi.

Azot atomi V ga teng valentlikni ko'rsatishga qodir emas. Buning sababi, azot atomining qo'zg'aluvchan holatga o'tishi mumkin emas, bunda ikkita elektron ularning birining energiya darajasiga eng yaqin bo'lgan erkin orbitalga o'tishi bilan juftlashgan. Azot atomida yo'q d-pastki darajali va 3s orbitaliga o'tish energiya jihatidan shunchalik qimmatki, energiya xarajatlari yangi bog'lanishlar hosil bo'lishi bilan qoplanmaydi. Ko'pchilik hayron bo'lishi mumkin, masalan, azot kislotasi HNO 3 yoki azot oksidi N 2 O 5 molekulalarida azotning valentligi qanday? Ajablanarlisi shundaki, u erda valentlik ham IV ga ega, buni quyidagi tarkibiy formulalardan ko'rish mumkin:

Rasmdagi nuqta chiziq deb ataladigan narsani ko'rsatadi delokalizatsiya qilingan p - ulanish. Shu sababli, terminal NO obligatsiyalarini "bir yarim obligatsiyalar" deb atash mumkin. Xuddi shunday bir yarim bog'lanishlar ozon O 3, benzol C 6 H 6 va boshqalar molekulasida ham mavjud.

Fosforning valentlik imkoniyatlari

Fosfor atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasini tasvirlaymiz:

Ko'rib turganimizdek, asosiy holatdagi fosfor atomi va azot atomining tashqi qatlamining tuzilishi bir xil va shuning uchun fosfor atomi uchun, shuningdek, azot atomi uchun mumkin bo'lgan valentliklarni kutish mantiqan to'g'ri keladi. Amalda kuzatilgan I, II, III va IV.

Biroq, azotdan farqli o'laroq, fosfor atomi ham mavjud d-5 ta bo'sh orbitali bo'lgan pastki daraja.

Shu munosabat bilan u qo'zg'aluvchan holatga o'tishga qodir, elektronlarni bug'lash 3 s-orbitallar:

Shunday qilib, azot erisha olmaydigan fosfor atomi uchun V valentligi mumkin. Masalan, fosfor atomi fosfor kislotasi, fosfor (V) galogenidlari, fosfor (V) oksidi va boshqalar kabi birikmalar molekulalarida besh valentlikka ega.

Kislorod atomining valentlik imkoniyatlari

Kislorod atomining tashqi energiya darajasining elektron grafik formulasi quyidagi shaklga ega:

Biz 2-darajada ikkita juftlashtirilmagan elektronni ko'ramiz va shuning uchun kislorod uchun II valentlik mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, kislorod atomining bu valentligi deyarli barcha birikmalarda kuzatiladi. Yuqorida, uglerod atomining valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqayotganda, biz uglerod oksidi molekulasining shakllanishini muhokama qildik. CO molekulasidagi bog'lanish uch barobar, shuning uchun u erda kislorod uch valentli (kislorod elektron juft donor).

Kislorod atomining tashqi bo'lmaganligi sababli d-pastki darajali, elektron juftlik s Va p- orbitallar mumkin emas, shuning uchun kislorod atomining valentlik qobiliyati uning kichik guruhining boshqa elementlariga, masalan, oltingugurtga nisbatan cheklangan.

Oltingugurt atomining valentlik imkoniyatlari

Qo'zg'atmagan holatda oltingugurt atomining tashqi energiya darajasi:

Oltingugurt atomi, kislorod atomi kabi, odatda ikkita juftlashtirilmagan elektronga ega, shuning uchun oltingugurt uchun ikkita valentlik mumkin degan xulosaga kelishimiz mumkin. Darhaqiqat, oltingugurt II valentlikka ega, masalan, vodorod sulfidi molekulasida H 2 S.

Ko'rib turganimizdek, oltingugurt atomi tashqi darajada paydo bo'ladi d-bo'sh orbitallar bilan pastki daraja. Shu sababli, oltingugurt atomi qo'zg'aluvchan holatlarga o'tish tufayli kisloroddan farqli o'laroq, o'zining valentlik qobiliyatini kengaytirishga qodir. Shunday qilib, yolg'iz elektron juftlikni ulashda 3 p-kichik daraja, oltingugurt atomi quyidagi shakldagi tashqi darajadagi elektron konfiguratsiyani oladi:

Bu holatda oltingugurt atomida 4 ta juftlashtirilmagan elektron mavjud bo'lib, bu oltingugurt atomlari IV valentlikni namoyon qilishi mumkinligini ko'rsatadi. Darhaqiqat, oltingugurt SO 2, SF 4, SOCl 2 va boshqalar molekulalarida IV valentlikka ega.

3 da joylashgan ikkinchi yolg'iz elektron juftini juftlashda s-kichik daraja, tashqi energiya darajasi konfiguratsiyani oladi:

Bu holatda VI valentlikning namoyon bo'lishi mumkin bo'ladi. VI-valentli oltingugurt bilan birikmalarga SO 3, H 2 SO 4, SO 2 Cl 2 va boshqalar misol bo?la oladi.

Xuddi shunday, biz boshqa kimyoviy elementlarning valentlik imkoniyatlarini ko'rib chiqishimiz mumkin.

Atomning birikmalardagi rasmiy zaryadi yordamchi miqdor bo'lib, u odatda kimyoda elementlarning xususiyatlarini tavsiflashda ishlatiladi. Ushbu an'anaviy elektr zaryadi oksidlanish holatidir. Uning qiymati ko'plab kimyoviy jarayonlar natijasida o'zgaradi. Zaryad rasmiy bo'lsa-da, u oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida (ORR) atomlarning xossalari va xatti-harakatlarini aniq tavsiflaydi.

Oksidlanish va qaytarilish

Ilgari kimyogarlar kislorodning boshqa elementlar bilan o?zaro ta'sirini tasvirlash uchun “oksidlanish” atamasidan foydalanganlar. Reaksiyalarning nomi kislorodning lotincha nomi - Oxygenium dan keladi. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, boshqa elementlar ham oksidlanadi. Bunday holda, ular kamayadi - ular elektron oladi. Har bir atom molekula hosil qilganda o'zining valentlik elektron qobig'ining tuzilishini o'zgartiradi. Bunday holda, kattaligi an'anaviy ravishda berilgan yoki qabul qilingan elektronlar soniga bog'liq bo'lgan rasmiy zaryad paydo bo'ladi. Ushbu qiymatni tavsiflash uchun ilgari ingliz kimyoviy atamasi "oksidlanish raqami" ishlatilgan, bu tarjimada "oksidlanish raqami" degan ma'noni anglatadi. Uni qo'llashda molekulalar yoki ionlardagi bog'lovchi elektronlar yuqoriroq elektronegativlik (EO) qiymatiga ega bo'lgan atomga tegishli degan taxminga asoslanadi. O'z elektronlarini ushlab turish va ularni boshqa atomlardan tortib olish qobiliyati kuchli nometallarda (galogenlar, kislorod) yaxshi ifodalangan. Kuchli metallar (natriy, kaliy, litiy, kaltsiy, boshqa gidroksidi va ishqoriy tuproq elementlari) qarama-qarshi xususiyatlarga ega.

Oksidlanish darajasini aniqlash

Oksidlanish darajasi - bu aloqa hosil bo'lishida ishtirok etuvchi elektronlar to'liqroq elektron manfiy elementga o'tganda atom oladigan zaryad. Molekulyar tuzilishga ega bo'lmagan moddalar mavjud (ishqoriy metall galogenidlari va boshqa birikmalar). Bunday hollarda oksidlanish darajasi ionning zaryadiga to'g'ri keladi. An'anaviy yoki haqiqiy zaryad atomlarning hozirgi holatiga ega bo'lishidan oldin qanday jarayon sodir bo'lganligini ko'rsatadi. Musbat oksidlanish soni atomlardan chiqarilgan elektronlarning umumiy sonidir. Manfiy oksidlanish soni olingan elektronlar soniga teng. Kimyoviy elementning oksidlanish darajasini o'zgartirib, reaktsiya paytida uning atomlari bilan nima sodir bo'lishini (va aksincha) hukm qiladi. Moddaning rangi oksidlanish darajasida qanday o'zgarishlar sodir bo'lganligini aniqlaydi. Xrom, temir va boshqa bir qator elementlarning birikmalari, ularda turli xil valentliklarni namoyon qiladi, ular turli xil rangga ega.

Oksidlanish darajasining salbiy, nol va musbat qiymatlari

Oddiy moddalar bir xil EO qiymatiga ega bo'lgan kimyoviy elementlardan hosil bo'ladi. Bunday holda, bog'lovchi elektronlar barcha strukturaviy zarrachalarga teng ravishda tegishlidir. Binobarin, oddiy moddalarda elementlar oksidlanish darajasi bilan tavsiflanmaydi (H 0 2, O 0 2, C 0). Atomlar elektronlarni qabul qilganda yoki umumiy bulut o'z yo'nalishi bo'yicha siljiganida, zaryadlar odatda minus belgisi bilan yoziladi. Masalan, F -1, O -2, C -4. Elektronlarni berish orqali atomlar haqiqiy yoki rasmiy musbat zaryad oladi. OF2 oksidida kislorod atomi ikkita ftor atomiga bittadan elektron beradi va O +2 oksidlanish holatida bo'ladi. Molekula yoki ko'p atomli ionda ko'proq elektron manfiy atomlar barcha bog'lovchi elektronlarni oladilar.

Oltingugurt turli valentlik va oksidlanish darajalarini ko'rsatadigan elementdir

Asosiy kichik guruhlarning kimyoviy elementlari ko'pincha VIII ga teng past valentlikni namoyon qiladi. Masalan, vodorod sulfid va metall sulfidlardagi oltingugurtning valentligi II ga teng. Element qo'zg'aluvchan holatda oraliq va eng yuqori valentlik bilan tavsiflanadi, bunda atom bir, ikki, to'rt yoki barcha olti elektrondan voz kechib, mos ravishda I, II, IV, VI valentliklarni namoyon qiladi. Xuddi shu qiymatlar, faqat minus yoki ortiqcha belgisi bilan, oltingugurtning oksidlanish darajalariga ega:

• ftor sulfidida bitta elektron beradi: -1;
• vodorod sulfidida eng past qiymat: -2;
• dioksid oraliq holatida: +4;
• trioksid, sulfat kislota va sulfatlarda: +6.

Eng yuqori oksidlanish holatida oltingugurt faqat elektronlarni qabul qiladi, pastki holatida esa kuchli qaytaruvchi xususiyatga ega. S+4 atomlari sharoitga qarab birikmalarda qaytaruvchi yoki oksidlovchi sifatida harakat qilishi mumkin.

Kimyoviy reaksiyalarda elektronlarning uzatilishi

Natriy xlorid kristali hosil bo'lganda, natriy elektronlarni ko'proq elektronegativ xlorga beradi. Elementlarning oksidlanish darajalari ionlarning zaryadlari bilan mos keladi: Na +1 Cl -1. Elektron juftlarini almashish va ko'proq elektronegativ atomga o'tkazish natijasida hosil bo'lgan molekulalar uchun faqat rasmiy zaryad tushunchasi qo'llaniladi. Ammo biz barcha birikmalar ionlardan iborat deb taxmin qilishimiz mumkin. Keyin atomlar elektronlarni jalb qilish orqali shartli manfiy zaryadga ega bo'ladi va ularni berish orqali musbat zaryad oladi. Reaktsiyalarda ular qancha elektronning siljishini ko'rsatadi. Masalan, karbonat angidrid molekulasida C +4 O - 2 2, uglerod uchun kimyoviy belgining yuqori o'ng burchagida ko'rsatilgan indeks atomdan chiqarilgan elektronlar sonini aks ettiradi. Bu moddadagi kislorod -2 oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi. O kimyoviy belgisi uchun mos keladigan indeks atomga qo'shilgan elektronlar sonidir.

Oksidlanish darajasini qanday hisoblash mumkin

Atomlar tomonidan berilgan va olingan elektronlar sonini hisoblash ko'p vaqt talab qilishi mumkin. Quyidagi qoidalar bu vazifani osonlashtiradi:

1. Oddiy moddalarda oksidlanish darajalari nolga teng.
2. Neytral moddadagi barcha atomlar yoki ionlarning oksidlanish yig'indisi nolga teng.
3. Murakkab ionda barcha elementlarning oksidlanish darajalari yig'indisi butun zarrachaning zaryadiga mos kelishi kerak.
4. Elektromanfiyroq atom salbiy oksidlanish holatiga ega bo'lib, u minus belgisi bilan yoziladi.
5. Kamroq elektronegativ elementlar ijobiy oksidlanish darajasini oladi va ortiqcha belgisi bilan yoziladi.
6. Kislorod odatda -2 oksidlanish darajasini ko'rsatadi.
7. Vodorod uchun xarakterli qiymat: +1; metall gidridlarda: H-1.
8. Ftor barcha elementlarning eng elektronegativi bo'lib, uning oksidlanish darajasi har doim -4 ni tashkil qiladi.
9. Aksariyat metallar uchun oksidlanish raqamlari va valentliklari bir xil.

Oksidlanish holati va valentlik

Ko'pgina birikmalar oksidlanish-qaytarilish jarayonlari natijasida hosil bo'ladi. Elektronlarning bir elementdan ikkinchisiga o'tishi yoki siljishi ularning oksidlanish darajasi va valentligining o'zgarishiga olib keladi. Ko'pincha bu qiymatlar mos keladi. "Elektrokimyoviy valentlik" iborasi "oksidlanish darajasi" atamasining sinonimi sifatida ishlatilishi mumkin. Ammo istisnolar mavjud, masalan, ammoniy ionida azot tetravalentdir. Shu bilan birga, bu elementning atomi -3 oksidlanish darajasida. Organik moddalarda uglerod har doim tetravalent bo'ladi, lekin metan CH 4, chumoli spirti CH 3 OH va HCOOH kislotasidagi C atomining oksidlanish darajalari turli qiymatlarga ega: -4, -2 va +2.

Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari

Oksidlanish-qaytarilish jarayonlariga sanoat, texnika, tirik va jonsiz tabiatdagi ko‘plab muhim jarayonlar kiradi: yonish, korroziya, fermentatsiya, hujayra ichidagi nafas olish, fotosintez va boshqa hodisalar.

OVR tenglamalarini tuzishda koeffitsientlar quyidagi toifalar bilan ishlaydigan elektron balans usuli yordamida tanlanadi:

• oksidlanish darajasi;
• qaytaruvchi vosita elektronlarni beradi va oksidlanadi;
• oksidlovchi vosita elektronlarni qabul qiladi va kamayadi;
• berilgan elektronlar soni qo'shilgan elektronlar soniga teng bo'lishi kerak.

Atomning elektronlarni olishi uning oksidlanish darajasining pasayishiga (qaytarilishi) olib keladi. Atom tomonidan bir yoki bir nechta elektronni yo'qotish reaktsiyalar natijasida elementning oksidlanish sonining ortishi bilan birga keladi. Suvli eritmalardagi kuchli elektrolitlar ionlari o'rtasida sodir bo'ladigan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uchun ko'pincha elektron muvozanat emas, balki yarim reaktsiyalar usuli qo'llaniladi.

Oksidlanish darajasi birikmadagi atomning shartli zaryadidir, u faqat ionlardan iborat degan taxminga asoslanadi. Ushbu tushunchaga ta'rif berishda shartli ravishda bog'lovchi (valentlik) elektronlar ko'proq elektronegativ atomlarga o'tadi, deb taxmin qilinadi (qarang Elektromanfiylik ), shuning uchun birikmalar musbat va manfiy zaryadlangan ionlardan iborat. Oksidlanish soni nol, manfiy va musbat qiymatlarga ega bo'lishi mumkin, ular odatda element belgisi ustiga qo'yiladi: .

Erkin holatdagi elementlar atomlariga nol oksidlanish darajasi beriladi, masalan:. Birlashtiruvchi elektron buluti (elektron jufti) siljigan atomlar salbiy oksidlanish darajasiga ega. Ftor uchun uning barcha birikmalarida u -1 ga teng. Valentlik elektronlarini boshqa atomlarga beradigan atomlar ijobiy oksidlanish holatiga ega. Masalan, ishqoriy va ishqoriy yer metallarida u mos ravishda teng, K kabi oddiy ionlarda esa ion zaryadiga teng. Ko'pgina birikmalarda vodorod atomlarining oksidlanish darajasi ga teng, ammo metall gidridlarida (ularning vodorod bilan birikmalari) - va boshqalarda -1 ga teng. Kislorod -2 oksidlanish darajasi bilan tavsiflanadi, lekin, masalan, ftor bilan birgalikda u bo'ladi va peroksid birikmalarida va boshqalar) -1. Ba'zi hollarda bu qiymat kasr sifatida ifodalanishi mumkin: temir (II, III) oksididagi temir uchun u ga teng.

Murakkab tarkibidagi atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig'indisi nolga teng, kompleks ionda esa ionning zaryadi. Bu qoidadan foydalanib, masalan, ortofosfor kislotasidagi fosforning oksidlanish darajasini hisoblaymiz. Uni belgilab, vodorod va kislorodning oksidlanish darajasini ularning birikmadagi atomlari soniga ko'paytirib, tenglamani olamiz: qayerdan . Xuddi shunday, xromning - ionidagi oksidlanish darajasini hisoblaymiz.

Aralashmalarda marganetsning oksidlanish darajasi mos ravishda bo'ladi.

Eng yuqori oksidlanish darajasi uning eng katta ijobiy qiymati hisoblanadi. Aksariyat elementlar uchun u davriy jadvaldagi guruh raqamiga teng va uning birikmalaridagi elementning muhim miqdoriy xarakteristikasi hisoblanadi. Elementning birikmalarida uchraydigan oksidlanish darajasining eng past qiymati odatda eng past oksidlanish darajasi deb ataladi; qolganlarning hammasi oraliq. Shunday qilib, oltingugurt uchun eng yuqori oksidlanish darajasi , eng pasti 2 va oraliq darajasi .

Davriy tizim guruhlari bo'yicha elementlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishi ularning kimyoviy xossalarining atom soni ortishi bilan davriyligini aks ettiradi.

Elementlarning oksidlanish darajasi tushunchasidan moddalarni tasniflash, xossalarini tavsiflash, birikmalar formulalarini tuzish va ularning xalqaro nomlarini berishda foydalaniladi. Lekin u, ayniqsa, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini o'rganishda keng qo'llaniladi. Noorganik kimyoda ko'pincha "valentlik" tushunchasi o'rniga "oksidlanish darajasi" tushunchasi qo'llaniladi (qarang Valentlik).

Valentlik murakkab tushunchadir. Ushbu atama kimyoviy bog'lanish nazariyasining rivojlanishi bilan bir vaqtda sezilarli o'zgarishlarni boshdan kechirdi. Dastlab, valentlik atomning kimyoviy bog'lanish hosil qilish uchun ma'lum miqdordagi boshqa atomlar yoki atom guruhlarini biriktirish yoki almashtirish qobiliyatidir.

Element atomining valentligining miqdoriy o'lchovi vodorod yoki kislorod atomlarining soni edi (bu elementlar mos ravishda mono va ikki valentli deb hisoblangan) EH x formulali gidridni yoki E formulali oksidni hosil qiladi. n O m.

Shunday qilib, ammiak NH 3 molekulasidagi azot atomining valentligi uchga, H 2 S molekulasidagi oltingugurt atomi esa ikkiga teng, chunki vodorod atomining valentligi bir ga teng.

Na 2 O, BaO, Al 2 O 3, SiO 2 birikmalarida natriy, bariy va kremniyning valentliklari mos ravishda 1, 2, 3 va 4 ga teng.

Valentlik tushunchasi kimyoga atom tuzilishi ma'lum bo'lgunga qadar, ya'ni 1853 yilda ingliz kimyogari Franklend tomonidan kiritilgan. Hozirgi vaqtda elementning valentligi atomlarning tashqi elektronlari soni bilan chambarchas bog'liqligi aniqlandi, chunki atomlarning ichki qobig'ining elektronlari kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etmaydi.

Kovalent bog'lanishlarning elektron nazariyasida bunga ishoniladi atomning valentligi boshqa atomlarning elektronlari bilan umumiy elektron juftlarni hosil qilishda ishtirok etuvchi, uning tuproqdagi yoki qo'zg'aluvchan holatidagi juftlanmagan elektronlari soni bilan belgilanadi.

Ayrim elementlar uchun valentlik doimiy qiymat hisoblanadi. Shunday qilib, barcha birikmalardagi natriy yoki kaliy bir valentli, kaltsiy, magniy va rux ikki valentli, alyuminiy uch valentli va hokazo. Lekin ko'pchilik kimyoviy elementlar o'zgaruvchan valentlikni namoyon qiladi, bu sherik elementning tabiatiga va jarayonning shartlariga bog'liq. Shunday qilib, temir xlor bilan ikkita birikma hosil qilishi mumkin - FeCl 2 va FeCl 3, ularda temirning valentligi mos ravishda 2 va 3 ga teng.

Oksidlanish holati- kimyoviy birikmadagi elementning holatini va oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarida harakatini tavsiflovchi tushuncha; son jihatdan, oksidlanish darajasi elementga tayinlanishi mumkin bo'lgan rasmiy zaryadga teng bo'lib, uning har bir bog'idagi barcha elektronlar ko'proq elektron manfiy atomga o'tgan degan taxminga asoslanadi.

Elektromanfiylik- kimyoviy bog'lanish hosil bo'lganda atomning manfiy zaryad olish qobiliyati yoki molekuladagi atomning kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan valentlik elektronlarini jalb qilish qobiliyati o'lchovi. Elektromanfiylik mutlaq qiymat emas va turli usullar bilan hisoblanadi. Shuning uchun turli darsliklar va ma'lumotnomalarda berilgan elektronegativlik qiymatlari farq qilishi mumkin.

2-jadvalda Sanderson shkalasi bo'yicha ba'zi kimyoviy elementlarning elektr manfiyligi, 3-jadvalda esa Pauling shkalasi bo'yicha elementlarning elektr manfiyligi ko'rsatilgan.

Elektromanfiylik qiymati mos keladigan element belgisi ostida berilgan. Atomning elektron manfiyligining raqamli qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, element shunchalik elektronegativ bo'ladi. Eng elektromanfiy ftor atomi, eng kam elektronegativi rubidiy atomidir. Ikki xil kimyoviy element atomlari tomonidan hosil qilingan molekulada rasmiy manfiy zaryad elektronegativligining raqamli qiymati yuqori bo'lgan atomda bo'ladi. Shunday qilib, oltingugurt dioksidi SO2 molekulasida oltingugurt atomining elektr manfiyligi 2,5 ga, kislorod atomining elektr manfiyligi esa kattaroq - 3,5 ga teng. Shuning uchun manfiy zaryad kislorod atomida, musbat zaryad esa oltingugurt atomida bo'ladi.

Ammiak NH 3 molekulasida azot atomining elektron manfiylik qiymati 3,0 ga, vodorod atominiki esa 2,1 ga teng. Shuning uchun azot atomi manfiy zaryadga, vodorod atomi esa musbat zaryadga ega bo'ladi.

Elektromanfiylik o'zgarishlarining umumiy tendentsiyalarini aniq bilishingiz kerak. Har qanday kimyoviy elementning atomi tashqi elektron qatlamning barqaror konfiguratsiyasiga - inert gazning oktet qobig'iga ega bo'lganligi sababli, davrdagi elementlarning elektr manfiyligi ortadi va guruhda elektron manfiylik odatda atom sonining ortishi bilan kamayadi. element. Shuning uchun, masalan, oltingugurt fosfor va kremniyga nisbatan ko'proq elektronegativ, uglerod esa kremniyga nisbatan ko'proq elektronegativdir.

Ikki nometalldan tashkil topgan birikmalar uchun formulalar tuzilayotganda ularning elektron manfiyligi har doim o'ng tomonga joylashtiriladi: PCl 3, NO 2. Ushbu qoidaga ba'zi tarixiy istisnolar mavjud, masalan, NH 3, PH 3 va boshqalar.

Oksidlanish raqami odatda element belgisi ustida joylashgan arab raqami (raqam oldidagi belgi bilan) bilan ko'rsatiladi, masalan:

Kimyoviy birikmalardagi atomlarning oksidlanish darajasini aniqlash uchun quyidagi qoidalarga amal qilinadi:

1. Oddiy moddalardagi elementlarning oksidlanish darajasi nolga teng.
2. Molekuladagi atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig'indisi nolga teng.
3. Murakkablardagi kislorod asosan -2 oksidlanish darajasini ko'rsatadi (kislorod ftorida OF 2 + 2, M 2 O 2 -1 kabi metall peroksidlarda).
4. Aralashmalardagi vodorod + 1 oksidlanish darajasini ko'rsatadi, faol metallarning gidridlari bundan mustasno, masalan, vodorodning oksidlanish darajasi - 1 bo'lgan gidroksidi yoki ishqoriy tuproq.
5. Bir atomli ionlar uchun oksidlanish darajasi ionning zaryadiga teng, masalan: K + - +1, Ba 2+ - +2, Br – - –1, S 2– - –2 va boshqalar.
6. Kovalent qutbli bog'lanishga ega bo'lgan birikmalarda ko'proq elektron manfiy atomning oksidlanish darajasi minus belgisiga ega, kamroq elektron manfiy atom esa ortiqcha ishoraga ega.
7. Organik birikmalarda vodorodning oksidlanish darajasi +1 ga teng.

Keling, yuqoridagi qoidalarni bir nechta misollar bilan ko'rsatamiz.

1-misol. Kaliy K 2 O, selen SeO 3 va temir Fe 3 O 4 oksidlaridagi elementlarning oksidlanish darajasini aniqlang.

Kaliy oksidi K 2 O. Molekuladagi atomlarning oksidlanish darajalarining algebraik yig'indisi nolga teng. Oksidlardagi kislorodning oksidlanish darajasi -2 ga teng. Uning oksididagi kaliyning oksidlanish darajasini n, keyin 2n + (–2) = 0 yoki 2n = 2, demak, n = +1, ya'ni kaliyning oksidlanish darajasi +1 deb belgilaymiz.

Selen oksidi SeO 3. SeO 3 molekulasi elektr jihatdan neytraldir. Uchta kislorod atomining umumiy manfiy zaryadi -2 x 3 = -6. Shuning uchun, bu manfiy zaryadni nolga tushirish uchun selenning oksidlanish darajasi +6 bo'lishi kerak.

Fe3O4 molekulasi elektr neytral. To'rt kislorod atomining umumiy manfiy zaryadi -2 x 4 = -8. Ushbu manfiy zaryadni tenglashtirish uchun uchta temir atomidagi umumiy musbat zaryad +8 bo'lishi kerak. Shuning uchun bitta temir atomi 8/3 = +8/3 zaryadga ega bo'lishi kerak.

Shuni ta'kidlash kerakki, birikmadagi elementning oksidlanish darajasi kasr son bo'lishi mumkin. Bunday kasr oksidlanish darajalari kimyoviy birikmadagi bog'lanishni tushuntirishda ma'noga ega emas, ammo oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari uchun tenglamalarni qurish uchun ishlatilishi mumkin.

2-misol. NaClO 3, K 2 Cr 2 O 7 birikmalaridagi elementlarning oksidlanish darajasini aniqlang.

NaClO 3 molekulasi elektr neytraldir. Natriyning oksidlanish darajasi +1, kislorodning oksidlanish darajasi -2. Xlorning oksidlanish darajasini n, keyin +1 + n + 3 x (–2) = 0, yoki +1 + n – 6 = 0, yoki n – 5 = 0, demak, n = +5 deb belgilaymiz. Shunday qilib, xlorning oksidlanish darajasi +5 ga teng.

K 2 Cr 2 O 7 molekulasi elektr neytraldir. Kaliyning oksidlanish darajasi +1, kislorodning oksidlanish darajasi -2. Xromning oksidlanish darajasini n deb belgilaymiz, keyin 2 x 1 + 2n + 7 x (–2) = 0, yoki +2 + 2n – 14 = 0, yoki 2n – 12 = 0, 2n = 12, demak n. = +6. Shunday qilib, xromning oksidlanish darajasi +6 ga teng.

3-misol. SO 4 2- sulfat ionida oltingugurtning oksidlanish darajasini aniqlaymiz. SO 4 2– ioni –2 zaryadga ega. Kislorodning oksidlanish darajasi -2 ga teng. Oltingugurtning oksidlanish darajasini n, keyin n + 4 x (–2) = –2 yoki n – 8 = –2 yoki n = –2 – (–8), demak, n = +6 deb belgilaymiz. Shunday qilib, oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 ga teng.

Shuni esda tutish kerakki, oksidlanish darajasi ba'zan berilgan elementning valentligiga teng emas.

Masalan, ammiak molekulasi NH 3 yoki gidrazin molekulasi N 2 H 4 tarkibidagi azot atomining oksidlanish darajalari mos ravishda –3 va –2 ga teng, bu birikmalardagi azotning valentligi esa uchtaga teng.

Asosiy kichik guruhlarning elementlari uchun maksimal ijobiy oksidlanish darajasi, qoida tariqasida, guruh raqamiga teng (istisnolar: kislorod, ftor va boshqa ba'zi elementlar).

Maksimal salbiy oksidlanish darajasi 8 - guruh raqami.

Trening vazifalari

1. Qaysi birikmada fosforning oksidlanish darajasi +5 ga teng?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 P
4) AlP

2. Qaysi birikmada fosforning oksidlanish darajasi –3 ga teng?

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Li 3 PO 4
4) AlP

3. Qaysi birikmada azotning oksidlanish darajasi +4 ga teng?

1) HNO2
2) N 2 O 4
3) N 2 O
4) HNO3

4. Qaysi birikmada azotning oksidlanish darajasi –2 ga teng?

1) NH 3
2) N 2 H 4
3) N 2 O 5
4) HNO2

5. Qaysi birikmada oltingugurtning oksidlanish darajasi +2 ga teng?

1) Na 2 SO 3
2) SO2
3) SCl 2
4) H2SO4

6. Qaysi birikmada oltingugurtning oksidlanish darajasi +6 ga teng?

1) Na 2 SO 3
2) SO 3
3) SCl 2
4) H 2 SO 3

7. Formulalari CrBr 2, K 2 Cr 2 O 7, Na 2 CrO 4 bo'lgan moddalarda xromning oksidlanish darajasi mos ravishda teng bo'ladi.

1) +2, +3, +6
2) +3, +6, +6
3) +2, +6, +5
4) +2, +6, +6

8. Kimyoviy elementning minimal salbiy oksidlanish darajasi odatda tengdir

1) davr raqami
3) tashqi elektron qatlamini to'ldirish uchun etishmayotgan elektronlar soni

9. Asosiy kichik guruhlarda joylashgan kimyoviy elementlarning maksimal ijobiy oksidlanish darajasi, qoida tariqasida, tengdir

1) davr raqami
2) kimyoviy elementning seriya raqami
3) guruh raqami
4) elementdagi elektronlarning umumiy soni

10. Fosfor birikmada maksimal musbat oksidlanish holatini ko'rsatadi

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na3P
4) Ca 3 P 2

11. Fosfor birikmada minimal oksidlanish holatini ko'rsatadi

1) HPO 3
2) H3PO3
3) Na 3 PO 4
4) Ca 3 P 2

12. Kation va anionda joylashgan ammoniy nitritdagi azot atomlari mos ravishda oksidlanish darajasini ko'rsatadi.

1) –3, +3
2) –3, +5
3) +3, –3
4) +3, +5

13. Vodorod peroksiddagi kislorodning valentligi va oksidlanish darajasi mos ravishda teng

1) II, –2
2) II, –1
3) I, +4
4) III, –2

14. Pirit FeS2 dagi oltingugurtning valentligi va oksidlanish darajasi mos ravishda teng

1) IV, +5
2) II, –1
3) II, +6
4) III, +4

15. Ammoniy bromiddagi azot atomining valentligi va oksidlanish darajasi mos ravishda

1) IV, –3
2) III, +3
3) IV, –2
4) III, +4

16. Uglerod atomi bilan birlashganda manfiy oksidlanish holatini namoyon qiladi

1) kislorod
2) natriy
3) ftor
4) xlor

17. birikmalarida doimiy oksidlanish holatini namoyon qiladi

1) stronsiy
2) temir
3) oltingugurt
4) xlor

18. Ularning birikmalarida oksidlanish darajasi +3 bo'lishi mumkin

1) xlor va ftor
2) fosfor va xlor
3) uglerod va oltingugurt
4) kislorod va vodorod

19. Ularning birikmalarida oksidlanish darajasi +4 bo'lishi mumkin

1) uglerod va vodorod
2) uglerod va fosfor
3) uglerod va kaltsiy
4) azot va oltingugurt

20. Uning birikmalaridagi guruh soniga teng oksidlanish darajasi namoyon bo'ladi

1) xlor
2) temir
3) kislorod
4) ftor